Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Genotypic diversity and distribution of Giardia : Central Europe versus the Caribbean / submitted by Ms. Mellesia Lee
Additional Titles
Genotypic diversity and distribution of Giardia Central Europe versus the Caribbean
AuthorLee, Mellesia
Thesis advisorWalochnik, Julia
PublishedWien, March 2017
Description112 Blätter : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2017
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionMarch 2017
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Giardia / Genotypen / Jamaika / Österreich / Assemblage / Zoonotische
Keywords (EN)Giardia / Genotypes / Jamaica / Austria / Assemblage / Zoonotic
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-10745 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Genotypic diversity and distribution of Giardia [5.75 mb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Giardia duodenalis (auch als G. Lamblia und G.Intestinalis) ist ein weltweit verbreiteter begeißelter Protist, der im Gastrointestinaltrakt des Menschen aber auch einer Reihe von Haus- und Wildtieren, Amphibien und Vögeln. Das infektiöse Stadium ist die Zyste, die durch kontaminiertes Wasser, Nahrungsmittel oder durch direkten fäko-oral Kontakt übertragen wird. Die Gattung Giardia wird in Arten, Assemblages und Sub-Assemblages, mit jeweils unterschiedlicher Wirtsspezifität unterteilt. Giardiose beim Menschen wird in erster Linie durch G. duodenalis Assemblage A und B verursacht, wobei Letztere auch als G. enterica bezeichnet wird. Beide Assemblages werden in jeweils mehrere Sub-Assemblages unterteilt, wobei zum Teil Inkonsistenzen in der Einteilung bestehen. Beide Assemblages sind zoonotisch und kommen auch bei Tieren, insbesondere bei Haustieren wie Hunden und Katzen, vor. Daher ist ein Vergleich von Isolaten aus Mensch und Tier und aus unterschiedlichen geographischen Regionen auf molekularer Ebene von großer Bedeutung, um die Verbreitung und das zoonotische Potential der unterschiedlichen Subtypen aufzuklären. Da klinische Proben oft in Formalin aufbewahrt werden, war ein weiteres Ziel dieser Arbeit die Entwicklung eines Protokolls zur erfolgreichen Extrahierung und Amplifizierung von Giardia DNA aus Formalin-fixierten Proben.

Diese Dissertation liefert die ersten Daten zur molekularen Epidemiologie von Giardia spp. in Österreich und Jamaika. In Österreich wurden 65 mikroskopisch positive humane Proben mittels Nested-PCR an drei genetischen Loci untersucht, nämlich den Genen für die Triosephosphate Isomerase (tpi), die Glutamat-Dehydrogenase (gdh) und das ß-Giardin (bg). Von 52 Proben konnten aussagekräftige Sequenzen für die Genotypisierung gewonnen werden. In Jamaika wurden 285 Human-Proben und 225 Proben von asymtomatischen und symptomatischen Hunden zunächst mit konventioneller PCR auf Giardien untersucht, und die 63 positiven Proben anschließend ebenfalls mittels Nested-PCR und Sequenzanalyse genotypisiert. Außerdem wurden 45 Formalin-fixierte positive humane Proben aus einer Stammsammlung in die Untersuchungen mit einbezogen und ein modifiziertes Protokoll zur Isolierung von Giardia DNA aus diesen Proben entwickelt.

Die Analyse der Proben aus Österreich ergab, dass Assemblage B mit 65,4% (34/52) den Großteil der Infektionen beim Menschen ausmachte, und Assemblage A lediglich 34,6% (18/52). Außerdem zeigte sich ein hohes Maß an genetischer Vielfalt, wobei Sub-Assemblage AI mit 9,6% (5/52), AII mit 25 % (13/52), BIII mit 19,2% (10/52) und BIV mit 46,2% (24/52) vertreten waren. Mischinfektionen traten nicht auf. In Jamaika ergab die molekulare Analyse eine Prävalenz von 6,7% beim Menschen und 19,6% beim Hund. Insgesamt war Assemblage A vorherrschend, wobei Sub-Assemblage AII die Mehrzahl der Infektionen, sowohl beim Menschen (79,0%, 15/19) als auch beim Hund (70,5%, 31/44), ausmachte. Sub-Assemblage AI war mit nur 15,8% beim Menschen (3/19) und 29,5% beim Hund (13/44) vertreten. Aus mehr als der Hälfte der 45 Formalin-fixierten Giardia-Proben konnte erfolgreich DNA isoliert werden, wobei das tpi-Fragment mit 64,4% (29/45) am besten amplifziert wurde, während die Amplifikation des längeren bg-Fragments nur bei 40% (18/45) und die des gdh-Fragments nur bei 20% (9/45) funktioniert hat. Alle drei Loci ermöglichten eine Differenzierung der Giardia-Isolate auf Artniveau. Insgesamt konnten von 43% (12/29) der Proben aussagekräftige tpi-Gen-Sequenzen, von 50% (9/18) aussagekräftige bg-Sequenzen und von 22,2% (2/9) aussagekräftige gdh-Sequenzen ermittelt werden.

Es hat sich gezeigt, dass sich die beiden unterschiedlichen geografischen Regionen ganz deutlich in der Prävalenz der verschiedenen Genotypen unterscheiden. Während die hohe genetische Vielfalt der österreichischen Giardia-Isolate dafür spricht, dass es sich bei der Mehrzahl der Infektionen um importierte Infektionen handelt, spricht das Vorherrschen ein und desselben Genotyps bei Mensch und Hund in Jamaika für das Vorliegen eines zoonotischen Übertragungszyklus. Außerdem konnte gezeigt werden, dass mit dem modifizierten Protokoll zur DNA-Isolierung auch Giardia-Zysten, die über 10 Jahre in Formalin gelagert wurden, noch erfolgreich genotypisiert werden können.

Abstract (English)

Giardia duodenalis (also referred to as G. lamblia and G. intestinalis) is a flagellated protozoan of worldwide distribution and a common colonizer of the gastrointestinal tract of a wide range of domestic and wild mammals, amphibians and birds. The infectious stage of Giardia is the cyst, transmissible through consumption of contaminated water, food and by direct fecal-oral contact. Giardia is classified into species, assemblages and sub-assemblages, each with a unique predilection to infect different groups of animals. Human giardiasis is typically caused by Giardia duodenalis assemblages A and B, the latter often also referred to as G. enterica. Both assemblages are further divided into several sub-assemblages, whereby sub-classification within assemblage B is not well supported. Both assemblages are zoonotic and are also very common in dogs and cats. Therefore, an in-depth analysis and comparison of genotypes isolated from humans and animals is essential for our understanding of species distribution and zoonotic potential of the various subtypes. As clinical specimens are often stored in formalin, which may lead to DNA cross-linking and fragmentation over time and provides a challenge for molecular analyses, another aim of this study was to develop a protocol to successfully extract and amplify Giardia DNA from positive samples stored in formalin.

This dissertation provides the first data on the molecular diversity of Giardia spp. in Austria and in Jamaica. Sixty five microscopically positive human samples form Austrian patients were subjected to nested PCR of the triosephosphate isomerase (tpi), glutamate dehydrogenase (gdh) and ß-giardin (bg) genes. Fifty two PCR-positive samples were successfully sequenced to assess the genotype distribution. From Jamaica, a total of 285 human and 225 dog stool samples were screened using conventional PCR targeting the SSU rDNA. This was followed by nested PCR on 63 positive samples targeting the tpi, gdh and bg genes. Moreover, forty five old Giardia-positive samples preserved in 1.5% formalin from a strain collection were used to establish a modified protocol to extract Giardia DNA from formalin-fixed samples and the effectiveness of this protocol was assessed by nested PCR amplification targeting the tpi, gdh and bg genes.

In Austria, assemblage B accounted for 65.4% (34/52) and assemblage A for 34.6% (18/52). A high level of genetic diversity was evident, with sub-assemblage AI being responsible for 9.6% (5/52), AII for 25% (13/52), BIII for 19.2% (10/52) and BIV for 46.2% (24/52) of the infections. There were no mixed infections. In Jamaica, 6.7% (19/285) of the human samples and 19.6% (44/225) of the canine samples were positive. On sequence analysis, assemblage A was predominant, with sub-assemblage AII accounting for the majority of infections in both, humans and dogs (79.0%; 15/19 and 70.5%; 31/44). Sub-assemblage AI was identified at much lower rates, of 15.8% (3/19) and 29.5% (13/44) in humans and dogs, respectively. DNA was successfully amplified from more than half of the 45 formalin-fixed samples, whereby the tpi gene (64.4%) was far more successful than the bg (40%) and gdh (20%) locus in producing positive amplicons. All three loci provided the possibility of differentiating Giardia at the species level. Targeting the tpi gene, 43% (12/29) produced meaningful sequence data, at the bg and gdh loci, these were 50% (9/18) and 22.2% (2/9), respectively.

Altogether, the two distinct geographic locations showed clear differences in genotypes causing giardiasis in humans. While, the high genetic diversity at the sub-assemblage level in Austria corroborates the assumption that the majority of infections are imported, the samples from Jamaica indicate a zoonotic transmission cycle as evidenced by shared Giardia assemblages between humans and dogs. Moreover, it was shown that also Giardia cysts that had been stored in formalin for more than 10 years can be successfully genotyped.

Stats
The PDF-Document has been downloaded 20 times.